(57)【要約】【課題】目標とする粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に設定できるようにする。【解決手段】有機汚泥を加熱してスラリーを製造する際の製造条件の設定に際し、製造条件である加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを様々に変えてスラリーを製造することにより、スラリーの加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを変数とする関数Ｒ（Ｔ，ｔ）と製造条件で製造することにより得られるスラリーの粘度との関係を求め、製造しようとするスラリーの目標粘度に対応する関数Ｒ（Ｔ，ｔ）の値を求め、関数Ｒ（Ｔ，ｔ）が上記値をとるように、加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを設定するようにする。上記関数は、例えばＲ（Ｔ，ｔ）＝ＥＸＰ[（Ｔ−１００）／１４．７５]×ｔとする。【選択図】図１
2010284622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機汚泥を加熱してスラリーを製造する際の製造条件の設定方法であって、
製造条件である加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを様々に変えてスラリーを製造することにより、スラリーの加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを変数とする関数Ｒ（Ｔ，ｔ）と前記製造条件で製造することにより得られるスラリーの粘度との関係を求め、
製造しようとするスラリーの目標粘度に対応する前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）の値を求め、前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）が求めた前記値をとるように、前記加熱温度Ｔ及び前記加熱時間ｔを設定すること
を特徴とする有機汚泥スラリーの製造条件設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスラリーの製造条件設定方法であって、
前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）として、製造されるスラリーの粘度と直線的な相関を有するものを用いることを特徴とする有機汚泥スラリーの製造条件設定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の有機汚泥スラリーの製造条件設定方法であって、
前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）は、次式で定義されるＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）
Ｒｏ（Ｔ，ｔ）＝ＥＸＰ[（Ｔ−ａ）／ｂ]×ｔ    （但し、ａ，ｂは定数）
であることを特徴とする有機汚泥スラリーの製造条件設定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の有機汚泥スラリーの製造条件設定方法であって、
前記定数ａ、ｂは、ａ＝１００、ｂ＝１４．７５であることを特徴とする有機汚泥スラリーの製造条件設定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機汚泥スラリーの製造条件設定方法を用いた有機汚泥スラリーの製造方法であって、
加圧条件下で有機汚泥を撹拌しつつ、前記製造条件設定方法により設定した前記加熱温度Ｔ及び前記加熱時間ｔで加熱処理することによりスラリーを製造すること
を特徴とする有機汚泥スラリーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場や工場等において発生する有機汚泥から燃焼用スラリーを製造する際の有機汚泥スラリーの製造条件設定方法、及び有機汚泥スラリーの製造方法に関し、とくに目標とする粘度のスラリーを得るための製造条件を設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場や工場等で発生する有機汚泥を流動性の高い燃焼用のスラリーとして有効利用すべく、有機汚泥を加圧下において加熱し、低粘度のスラリーを製造することが行われている。例えば特許文献１には、有機汚泥を１５０℃以上の温度及びこの温度における飽和水蒸気圧以上の圧力下に保持して流動化させ、この高温高圧下の流動化物をフラッシュ減圧してスラリーを製造する方法が記載されている。
【０００３】
また特許文献２には、上記の加熱工程の前処理として汚泥を擂り潰しておき、この擂り潰した汚泥をフラッシュ減圧することにより汚泥を均等に膨化させてスラリーの粘度を効果的に低下させ、スラリーの流動性を向上する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６８８００号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃焼用スラリーを製造する実機装置の製造は、例えば、図６に示すように、製造しようとするスラリーの目標粘度を設定して（Ｓ６０１）、実験室レベルで試験（以下、ラボ試験と称する。）を行い（Ｓ６０２）、ラボ試験に基づき製造条件（加熱時間、加熱温度）を設定して実機装置にスラリーを製造して（Ｓ６０３）粘度を測定する（Ｓ６０４）。その結果、目標とする粘度のスラリーが得られれば（Ｓ６０５：問題なし）、その条件に製造条件を確定し（Ｓ６０６）、一方、目標粘度のものが得られなければ（Ｓ６０４：問題あり）、再度ラボ試験（Ｓ６０２）からやり直す、といった手順で行われている。
【０００６】
このため、場合によっては目標粘度のスラリーが得られるまでラボ試験や実機製造を繰り返し行う必要があり、多大な手間と時間を要していた。また上記手順による場合、製造途中におけるスラリーの粘度を正確に知ることができないため、品質管理の面でも課題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、目標とする粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に設定することが可能な有機汚泥スラリーの製造条件設定方法、及び有機汚泥スラリーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一つは、有機汚泥を加熱してスラリーを製造する際の製造条件の設定方法であって、製造条件である加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを様々に変えてスラリーを製造することにより、スラリーの加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを変数とする関数Ｒ（Ｔ，ｔ）と前記製造条件で製造することにより得られるスラリーの粘度との関係を求め、製造しようとするスラリーの目標粘度に対応する前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）の値を求め、前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）が求めた前記値をとるように、前記加熱温度Ｔ及び前記加熱時間ｔを設定することを特徴とする。
【０００９】
このように、予めスラリーの製造条件（加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔ）を変数とする関数Ｒ（Ｔ，ｔ）と製造されるスラリーの粘度との関係を求めておき、目標粘度に対応する関数Ｒの値を求め、関数Ｒ（Ｔ，ｔ）がこの値をとるように、製造条件を設定するようにしたので、上記関係から、目標粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に設定することができる。即ち、製造条件を関数Ｒ（Ｔ，ｔ）という１つの指標（シングルパラメータ）で表現するようにしたので、目標粘度に対応する製造条件を容易に設定することができる。
【００１０】
また本発明の他の一つは、上記有機汚泥スラリーの製造条件設定方法であって、前記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）として、製造されるスラリーの粘度と直線的な相関を有するものを用いることを特徴とする。
【００１１】
このように、関数Ｒ（Ｔ，ｔ）としてスラリーの粘度と直線的な相関を有するものを用いることで、目標粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に得ることができる。また、この直線的な相関関数を外挿もしくは内挿することで、実際に測定していない目標粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に設定することができる。
【００１２】
尚、上記関数Ｒ（Ｔ，ｔ）は、例えば次式で定義されるＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）
Ｒｏ（Ｔ，ｔ）＝ＥＸＰ[（Ｔ−１００）／１４．７５]×ｔ  （但し、ａ，ｂは定数）
である。
【００１３】
また本発明の他の一つは、以上の製造条件設定方法を用いた有機汚泥スラリーの製造方法であって、加圧条件下で有機汚泥を撹拌しつつ、前記製造条件設定方法により設定した前記加熱温度Ｔ及び前記加熱時間ｔで加熱処理することによりスラリーを製造することを特徴とする。
【００１４】
このように、有機汚泥を撹拌しながら加熱することで、効率よく加熱することができる。
【００１５】
その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、目標とする粘度の有機汚泥スラリーを得るための製造条件を容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の有機汚泥スラリーの製造方法を説明する図である。
【図２Ａ】本実施形態のラボ試験に用いた実験装置の一例である。
【図２Ｂ】本実施形態の反応容器２２０の構造を示す図である。
【図３Ａ】本実施形態のラボ試験を行った結果である。
【図３Ｂ】本実施形態のラボ試験を行った結果である。
【図３Ｃ】本実施形態のラボ試験を行った結果である。
【図３Ｄ】本実施形態のラボ試験を行った結果である。
【図４】ラボ試験の結果から求めたＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏとスラリー粘度との関係である。
【図５】有機汚泥のスラリー製造システムの一例である。
【図６】燃焼用のスラリーの製造方法の一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施形態の有機汚泥スラリーの製造方法を説明する図である。同図に示すように、本実施形態では、製造条件（加熱温度Ｔ、加熱時間ｔ）を様々に変えてラボ試験を繰り返し行い（同図ではＮ回）（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）、スラリーの粘度とＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）との関係を求める（Ｓ１０５）。ここでＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）は、次式で定義される関数である。
【００１９】
Ｒｏ（Ｔ，ｔ）＝ＥＸＰ[（Ｔ−ａ）／ｂ]×ｔ
上式におけるａ及びｂは定数であり、本実施形態ではａ＝１００、ｂ＝１４．７５とした。
【００２０】
実機装置の製造に際しては、製造するスラリーの粘度を設定し（Ｓ１０６）、求めた上記関係から、設定した粘度に対応するＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）の値を取得する（Ｓ１０７）。そして取得したＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）の値となるように、製造条件である加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔを設定する（Ｓ１０８）。このように、本実施形態では、製造条件をＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）という１つの指標（シングルパラメータ）で表現するようにしたので、目標粘度に対応した製造条件を容易に取得することができる。
【００２１】
尚、本実施形態では、このようにラボ試験を行うことにより、スラリーの粘度とＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）との関係を求めているが、実機装置でスラリーを製造することにより上記関係を求めるようにしてもよい。
【００２２】
図２Ａに上記ラボ試験（Ｓ１０１）で用いた試験装置２００の構成を示している。同図に示すように、この試験装置２００は、電気炉２１０（例えばマッフル電気炉）、電気炉内に設置され試料となる脱水汚泥をスラリー化する反応容器２２０（同図ではチューブ型リアクター（ＳＵＳ３１６、５３．９ｍｌ３）、反応容器２２０内の温度（反応温度）をオンタイムで測定するためのデータロガー等の記録装置２３０を含んで構成されている。
【００２３】
図２Ｂに反応容器２２０の構造を示している。同図に示すように、反応容器２２０の内部には、反応容器２２０の内部の温度を測定し、測定した温度を記録装置２３０に出力する温度センサ２２５（熱電対）が設けられている。尚、スラリー粘度の測定は、例えば、振動式粘度計（ＳＶ−１０）を用いて行う。
【００２４】
図３Ａ〜図３Ｄは、上記ラボ試験（Ｓ１０１〜Ｓ１０４）を繰り返し行った結果であり、図３Ａは反応温度の目標到達温度を２２５℃に設定した場合、図３Ｂは反応温度の目標到達温度を２００℃に設定した場合、図３Ｃは反応温度の目標到達温度を１７５℃に設定した場合、図３Ｄは反応温度の目標到達温度を１５０℃に設定した場合である。いずれのグラフも横軸は経過時間、縦軸は反応温度又は粘度である。いずれの場合も反応容器内の温度が目標到達温度に達した後、時間経過とともに試料スラリーの粘度が低下していることがわかる。
【００２５】
図４に図３Ａ〜図３Ｄに示したラボ試験の結果から求めたＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）とスラリー粘度との関係を示す。同図に示すように、Ａ領域（同図に示した破線よりも左側の領域）で示す領域（例えばＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏが２．０×１０７以下の領域）では、Ｓｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）の値と粘度μは直線的な相関を有している。このため、Ａ領域では、この相関を示す関数（同図において直線で示す関数）を利用して、目標粘度に対応するＳｅｖｅｒｉｔｙ関数 Ｒｏ（Ｔ，ｔ）を容易に求めることができる。またこの直線的な相関関数を外挿もしくは内挿することで、実際に測定していない目標粘度のスラリーを得るための製造条件を容易に設定することができる。
【００２６】
図５は以上に説明した方法によりスラリーを製造する際に用いる有機汚泥のスラリー製造システムの一例である。同図に示すように、このスラリー製造システム１００は、ホッパ１２、スクリューコンベア１４、計量器１６、移送ポンプ１８、加熱装置２０、冷却器３０、貯蔵タンク３２、及び脱臭装置３６を備えている。
【００２７】
ホッパ１２には、その上部から下水処理施設や工場などで発生した有機汚泥が供給される。ホッパ１２に供給された有機汚泥はスクリューコンベア１４によって計量器１に供給される。
【００２８】
計量器１６は、スクリューコンベア１４により供給された有機汚泥を加熱装置２０における加熱処理に適した量だけ計量する。そして、移送ポンプ１８により計量器１６により計量された有機汚泥を加熱装置２０に供給する。
【００２９】
加熱装置２０は、その内部に、例えばダブルヘリカルリボン翼からなる撹拌手段２４及びヒータからなる加熱手段２２を備えている。加熱手段２２は、前述した方法で設定された製造条件（加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔ）に従って有機汚泥を加熱する。加熱手段２２は、加熱装置２０の内部に設けられた温度計（不図示）により測定されたスラリーの温度に基づき加熱量を適宜調整する。
【００３０】
加熱装置２０の下部には、スラリーを排出するためのスラリー排出口２８が設けられており、このスラリー排出口２８には開閉弁２８Ａが設けられている。そして、この開閉弁２８Ａを開くことにより、有機汚泥が加熱されて生成されたスラリーがスラリー排出口２８から排出される。
【００３１】
加熱装置２０の上部には、有機汚泥を加熱することにより発生した水蒸気を排出するための水蒸気排出口２６が設けられている。加熱装置２０の内部には圧力計（不図示）が設けられており、内部の圧力が所定の圧力以上の場合には開閉弁２６Ａが開かれ、内部の圧力が略一定に保たれる。
【００３２】
冷却器３０は、例えば水冷式の冷却装置からなる。冷却器３０は、加熱装置２０のスラリー排出口２８から排出されたスラリーを冷却する。また冷却器３０は、加熱装置２０の水蒸気排出口２６から排出された水蒸気を冷却して水を生成する。冷却器３０から排出されたスラリー及び水は貯蔵タンク３２に供給される。
【００３３】
水蒸気排出口２６に設けられた開閉弁２６Ａは、加熱装置２０の加熱中にのみ開かれる。スラリー排出口２８に設けられた開閉弁２８Ａは、加熱の終了後にのみ開かれる。このため、開閉弁２６Ａと開閉弁２８Ａとが同時に開くことはなく、スラリーの排出と水蒸気の排出が同時に行われることはない。
【００３４】
貯蔵タンク３２は、冷却器３０から供給されたスラリー及び水を撹拌装置３４により撹拌しながら貯蔵する。貯蔵タンク３２の下部には開閉弁３８Ａを備える排出口３８が設けられている。スラリーを例えばＰＦＢＣ（Pressurized Fluidized Bed Combustion）（加圧流動床）発電装置の燃料として利用する際には、開閉弁３８Ａが開かれ、排出されたスラリーは石炭、石灰石及び水と混合撹拌されてＰＦＢＣ発電装置へと供給されることとなる。ホッパ１２及び貯蔵タンク３２から発生したガスは、脱臭装置３６へ送られ、脱臭処理されて、外部へ排出される。
【００３５】
以下、上記のシステム１００により汚泥からスラリーを製造する流れを説明する。工場や下水処理場等において回収された有機汚泥は、ホッパ１２へと供給された後、ホッパ１２下部より排出され、スクリューコンベア１４により計量器１６へと供給される。そして、計量器１６へ供給された有機汚泥は、計量器１６により加熱装置２０における加熱処理に適した量に測られ、移送ポンプ１８により加熱装置２０へ供給される。
【００３６】
加熱装置２０へ供給された有機汚泥は、撹拌手段２４により撹拌されながら加熱手段２２により加熱される。この際、加熱装置２０は、前述した方法で設定された製造条件（加熱温度Ｔ及び加熱時間ｔ）に従って有機汚泥を加熱する。加熱装置２０の内部は有機汚泥を加熱することで発生する水蒸気により高圧となるが、圧力が所定圧を超えると水蒸気の排出口２６の開閉弁２６Ａが開かれ、有機汚泥を加熱することで発生した水蒸気は水蒸気排出口２６から排出され、冷却器３０へ送られる。
【００３７】
以上のようにして、加熱装置２０により加熱され、所定温度に保持された後、開閉弁２８Ａが開かれ、生成されたスラリーはスラリー排出口２８から排出される。加熱装置２０から排出されたスラリーは冷却器３０において冷却された後、貯蔵タンク３２に供給される。
【００３８】
水蒸気排出口２６より排出された水蒸気も冷却器３０に供給され、冷却器３０で冷却されることにより水へと還元される。そしてこのように冷却器３０において生じた水は貯蔵タンク３２に供給される。
【００３９】
貯蔵タンク３２に供給されたスラリー及び水は撹拌装置３４により混合撹拌されることで、外部から水を供給することなく、粘度が低下し、その状態で貯蔵される。そして、ＰＦＢＣ発電装置へ燃料用スラリーを供給する際には、貯蔵タンク３２の開閉弁３８Ａが開かれ、排出口３８から排出されたスラリーは石炭及び水と混合されてＰＦＢＣ発電装置へと供給される。
【００４０】
以上によれば、有機汚泥を撹拌手段２４により撹拌しながら加熱するため、効率よく加熱することができる。
【００４１】
尚、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００４２】
１２  ホッパ
２０  加熱装置
２２  加熱手段
２４  撹拌手段
３０  冷却器
３２  貯蔵タンク
３６  脱臭装置
２００  試験装置
２１０  電気炉
２２０  反応容器
２２５  温度センサ
２３０  記録装置
【図１】
2010284622.tif 000003
【図２Ａ】
2010284622.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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